辦公建筑的能源審計(jì)及節(jié)能改造方法的工程實(shí)踐研究

穆志君等

摘 要：辦公建筑單位建筑面積的能源利用程度較低、能耗較高，因此，對(duì)其進(jìn)行能源審計(jì)和節(jié)能改造是我國(guó)能源高效利用的一項(xiàng)具有重要意義的工作。該文以上海某辦公建筑為工程實(shí)踐的研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行能源審計(jì)，針對(duì)其用能現(xiàn)狀做節(jié)能潛力分析，綜合利用各種節(jié)能技術(shù)，提高了該辦公建筑能源利用效率。這對(duì)我國(guó)同類辦公建筑的能源審計(jì)和節(jié)能改造的工程實(shí)踐具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：辦公建筑 能源利用 能源審計(jì) 節(jié)能改造

中圖分類號(hào)：TU832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（c）-00-02

建筑能耗是指建筑物使用過(guò)程中用于供暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明、家用電器、輸送、動(dòng)力、烹飪、給排水和熱水供應(yīng)等的能耗[1]。目前，建筑能耗過(guò)大是辦公建筑中普遍存在的問(wèn)題，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，大型辦公建筑的單位建筑面積能耗是住宅建筑的十幾倍，節(jié)能空間較大[2]。因此，我國(guó)各級(jí)政府均十分重視建筑節(jié)能工作，通過(guò)建筑能源審計(jì)來(lái)評(píng)價(jià)建筑能源高效利用程度。建筑能源審計(jì)可作為實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的第一步[3]，即通過(guò)對(duì)該建筑相關(guān)能耗數(shù)據(jù)、大樓運(yùn)行管理及用能設(shè)備等相關(guān)情況了解和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的節(jié)能管理及耗能設(shè)備的節(jié)能改造，達(dá)到建筑的節(jié)能減排效果。如文獻(xiàn)[4]在針對(duì)賓館、商場(chǎng)和寫(xiě)字樓三類用能建筑能耗測(cè)試基礎(chǔ)上，初步認(rèn)定綜合利用各類建筑節(jié)能技術(shù)，大型公共建筑預(yù)計(jì)節(jié)能30%～50%。該文針對(duì)辦公建筑能源審計(jì)及節(jié)能改造方法的進(jìn)行了工程實(shí)踐研究，以上海某辦公建筑為例，試通過(guò)對(duì)辦公建筑的用能現(xiàn)狀進(jìn)行審計(jì)，綜合利用各種節(jié)能技術(shù)，提高了該辦公建筑能源利用效率。這對(duì)我國(guó)同類辦公建筑的能源審計(jì)和節(jié)能改造的工程實(shí)踐具有一定的借鑒意義。

1 建筑概況與設(shè)備能耗分析

該辦公建筑為磚混結(jié)構(gòu)與玻璃幕墻相結(jié)合，高48.3 m，地上11層（無(wú)地下），標(biāo)準(zhǔn)層高3.6 m，總建筑面積6884 m2，其中無(wú)采暖面積，特殊區(qū)域面積為60 m2。該建筑除專供廚房消耗的天然氣外，電力是其消耗的唯一能源。該文通過(guò)對(duì)其整一年用能狀況做為審計(jì)周期進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，該辦公建筑合計(jì)消耗電力69.5萬(wàn) kWh。該建筑每月耗電量如圖1所示。

圖1 某辦公建筑審計(jì)周期內(nèi)不同月份耗電量統(tǒng)計(jì)

從圖1每月耗電量數(shù)據(jù)曲線可看出，該建筑在1月份和8月份供暖供冷負(fù)荷最大時(shí)，耗電量最大，4月、5月、10月及11月份氣溫適宜時(shí)，耗電量較低。與過(guò)渡季節(jié)相比，該建筑冬季供暖和夏季制冷期間耗電量明顯增大。該文根據(jù)該建筑使用設(shè)備狀況，將用電分為中央空調(diào)用電、分體空調(diào)用電、照明系統(tǒng)用電及動(dòng)力系統(tǒng)用電用電四部分，具體如下。

1.1 中央空調(diào)系統(tǒng)

該建筑中央空調(diào)系統(tǒng)分為兩組制冷系統(tǒng)，每組均由2臺(tái)51.6 kW的空氣源熱泵及1臺(tái)11 kW的冷媒水泵構(gòu)成，兩組制冷系統(tǒng)共用一套冷凍水供回水系統(tǒng)。審計(jì)期間，中央空調(diào)系統(tǒng)年耗電量達(dá)25.1 kWh，其中4臺(tái)空氣源熱泵消耗電量17.6萬(wàn) kWh，兩臺(tái)冷媒水泵合計(jì)消耗7.5萬(wàn) kWh。

1.2 分體空調(diào)

該辦公建筑共有28臺(tái)分體空調(diào)，分別用于食堂、會(huì)議室、監(jiān)控室等場(chǎng)所。28臺(tái)分體空調(diào)多為5級(jí)能耗分體空調(diào)，年耗電量為4.9萬(wàn) kWh。

1.3 照明系統(tǒng)

該辦公建筑內(nèi)共投用3149盞燈具，合計(jì)總功率88.1 kW，年耗電量為8.8萬(wàn) kWh。

1.4 動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)包括生活水泵系統(tǒng)、消防水泵系統(tǒng)、分體空調(diào)、電梯、電腦、飲水機(jī)等動(dòng)力及辦公用電設(shè)備，合計(jì)耗電量為30.7萬(wàn) kWh。該辦公建筑共有兩部電梯，總功率30 kw，電梯年耗電量為3269 kWh。該辦公建筑各系統(tǒng)用能比例如圖2所示。由圖2可知?jiǎng)恿ο到y(tǒng)用電量占建筑總用電量的44%，中央空調(diào)系統(tǒng)、分體空調(diào)合計(jì)占總用電量的43%，照明系統(tǒng)占總用電量的13%。

圖2 某辦公建筑審計(jì)周期內(nèi)各用電系統(tǒng)耗電量比例

2 建筑用電設(shè)備能效診斷及節(jié)能分析

為了了解該辦公建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)、分體空調(diào)、照明系統(tǒng)、電梯四類用電設(shè)備能效利用水平，利用運(yùn)行記錄調(diào)研、實(shí)地能效監(jiān)測(cè)等手段，來(lái)對(duì)現(xiàn)有用電設(shè)備進(jìn)行能效診斷，并提出相關(guān)節(jié)能整改意見(jiàn)。

2.1 中央空調(diào)系統(tǒng)能效診斷及節(jié)能整改意見(jiàn)

2.1.1 中央空調(diào)系統(tǒng)能效診斷

該辦公建筑中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行控制是通過(guò)空氣源熱泵機(jī)組、冷媒水泵及熱泵機(jī)組配套風(fēng)機(jī)啟停臺(tái)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)供水水溫，其中熱泵機(jī)組、冷媒水泵及熱泵機(jī)組配套風(fēng)機(jī)均未變頻。該文特選取4臺(tái)空氣源熱泵機(jī)組同時(shí)運(yùn)行工況對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)能源效率進(jìn)行測(cè)試。該文選取一組系統(tǒng)（兩臺(tái)空氣源熱泵機(jī)組和其配套的冷媒水泵）進(jìn)行測(cè)試，如下表1所示。

根據(jù)表1的測(cè)試結(jié)果，經(jīng)計(jì)算可知：測(cè)試工況下，2臺(tái)空氣源熱泵平均COP為1.45，冷媒水泵運(yùn)行效率為42.2%，空氣源熱泵機(jī)組進(jìn)出口溫差為2.5 ℃。

2.1.2 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能整改意見(jiàn)

該建筑現(xiàn)有中央空調(diào)系統(tǒng)控制方式不合理，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間全開(kāi)或全閉，輪流運(yùn)行，浪費(fèi)電能嚴(yán)重，中央空調(diào)實(shí)際運(yùn)行COP遠(yuǎn)低于其額定COP值，冷媒水系統(tǒng)存在大流量小溫差問(wèn)題，為解決以上問(wèn)題，建議采用如下方案。（1）淘汰老舊空氣源熱泵機(jī)組。設(shè)備老化，建議采購(gòu)新型空氣源熱泵機(jī)組代替原有系統(tǒng)。新購(gòu)置機(jī)組建議采用變頻啟動(dòng)及合理的控制方式。（2）冷媒水泵系統(tǒng)變頻。將控制方

式改為通過(guò)變頻器運(yùn)行頻率變化來(lái)調(diào)節(jié)冷媒水泵流量及壓力，同時(shí)降低設(shè)備啟動(dòng)電流，延長(zhǎng)水泵使用壽命。（3）定期中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。中央空調(diào)經(jīng)以上節(jié)能改造后，預(yù)計(jì)投資費(fèi)用105萬(wàn)，年節(jié)約電量11.35萬(wàn) kWh。

2.2 分體空調(diào)節(jié)能整改意見(jiàn)

該辦公建筑共有28臺(tái)分體空調(diào)，為5級(jí)能耗分體空調(diào)，能源利用效率不高。建議采購(gòu)新型1級(jí)能耗空調(diào)，預(yù)計(jì)投資費(fèi)用14萬(wàn)，年節(jié)約電量1.01萬(wàn) kWh。

2.3 照明系統(tǒng)節(jié)能整改意見(jiàn)

該辦公建筑照明系統(tǒng)節(jié)能潛力主要為綠色照明改造及燈具控制方式改造。（1）綠色照明改造。目前主要使用節(jié)能燈、熒光燈及白熾燈，其中具有較大節(jié)能潛力的為T(mén)8、白熾燈及日光燈，預(yù)計(jì)投資4.7萬(wàn)，年節(jié)約電量1.61萬(wàn) kWh，如表2所示。（2）燈具控制方式改造。該辦公建筑走廊內(nèi)燈具目前采用蹺板開(kāi)關(guān)控制一條走廊上的所有照明燈具，通過(guò)將走廊內(nèi)的照明控制改造為集中控制，并按走廊內(nèi)使用條件和天然采光狀況進(jìn)行分區(qū)、分組控制措施。預(yù)計(jì)該項(xiàng)目整改費(fèi)用約2萬(wàn)元，年節(jié)約電量1913 kWh。

2.4 電梯能效診斷及節(jié)能整改意見(jiàn)

客用電梯是建議加裝電梯能量回饋裝置，將電梯轎廂在空載向上或重載向下過(guò)程中產(chǎn)生的電能進(jìn)行回收、反饋、儲(chǔ)存。該項(xiàng)改造預(yù)計(jì)投資2萬(wàn)元，年節(jié)約電量約為654 kWh。

3 結(jié)語(yǔ)

該文該文針對(duì)辦公建筑能源審計(jì)及節(jié)能改造方法的進(jìn)行了工程實(shí)踐研究，通過(guò)對(duì)該辦公樓的進(jìn)行能源審計(jì)，分析了該建筑的能耗構(gòu)成及各用電系統(tǒng)能耗，分別對(duì)冷媒水泵系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)診斷，分析可知目前該建筑的年節(jié)電潛力達(dá)14.23萬(wàn)kWh，占年總能耗的20.5%。這不僅響應(yīng)了“節(jié)能減排”的國(guó)家政策，而且對(duì)我國(guó)同類建筑的能源審計(jì)和節(jié)能改造的工程實(shí)踐具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 龍惟定.試論建筑節(jié)能的新觀念[J].暖通空調(diào)，1999，29（1）：31-35.

[2] 李崢嶸.上海市公共建筑能耗與運(yùn)行管理現(xiàn)狀調(diào)查[J].暖通空調(diào)，2005（5）：134-136.

[3] 徐軍.建筑能源審計(jì)淺析[J].民營(yíng)科技，2010（9）：237.

[4] 薛志峰，江億.北京市大型公共建筑用能現(xiàn)狀與節(jié)能潛力分析[J].暖通空調(diào)，2004，34（9）：8-10.